JP4661605B2 - Electric turbocharger - Google Patents

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Description

本発明は、電動過給機に関し、特に過給機回転軸の回転を支援する回転電機を有する電動過給機に関する。   The present invention relates to an electric supercharger, and more particularly to an electric supercharger having a rotating electrical machine that supports rotation of a supercharger rotating shaft.

たとえば、特開２００４−５１２４５３号公報（特許文献１）において、スラスト軸受部を有するモータアシストターボチャージャが開示されている。   For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-512453 (Patent Document 1) discloses a motor-assisted turbocharger having a thrust bearing portion.

また、特開平７−２５９８４７号公報（特許文献２）において、コの字状のスラスト軸受け部材を設け、その軸受け部材のウェブとウェブとの間に軸を囲むようにスラストベアリングを設け、そのスラストベアリングをケーシング等に固定して構成したターボチャージャのスラストベアリングの構造が開示されている。   Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-259847 (Patent Document 2), a U-shaped thrust bearing member is provided, a thrust bearing is provided between the web of the bearing member so as to surround the shaft, and the thrust is provided. A turbocharger thrust bearing structure in which a bearing is fixed to a casing or the like is disclosed.

また、特開２００１−２０８９５号公報（特許文献３）においては、電動機の固定子を回転子に対して翼車と反対側に偏移させて配設することで、回転子に軸方向の電磁力を作用させ、翼車に作用する力を相殺する電動式ターボの構造が開示されている。
特開２００４−５１２４５３号公報 特開平７−２５９８４７号公報 特開２００１−２０８９５号公報 Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-20895 (Patent Document 3), the stator of the electric motor is shifted from the rotor to the side opposite to the impeller so that the rotor is axially electromagnetic. An electric turbo structure is disclosed in which a force is applied to cancel the force acting on the impeller.
JP 2004-512453 A JP-7-259847 discloses JP 2001-20895 A

過給機回転軸に作用するスラスト荷重が過大になる場合がある。たとえば、ターボチャージャを作動させる際、過給圧を高く保つ必要があるが、過給圧を高くすることにより、コンプレッサホイールの背面圧力が高くなる。この結果、過給機回転軸がコンプレッサ側に引き寄せられ、スラスト荷重が増大し、ベアリング部での損失が増大する。   The thrust load acting on the turbocharger rotating shaft may become excessive. For example, when the turbocharger is operated, it is necessary to keep the supercharging pressure high. By increasing the supercharging pressure, the back pressure of the compressor wheel becomes high. As a result, the turbocharger rotating shaft is attracted to the compressor side, the thrust load increases, and the loss at the bearing portion increases.

これに対し、特許文献３においては、電動機の固定子を回転子に対して偏移させて配設することで翼車に作用する力を相殺しているが、特許文献３の構造では、励磁状態（モータ駆動状態）において力を相殺できるのみであり、電動機が駆動されていない非励磁状態においては、翼車に作用する力を相殺することができない。他方、ターボチャージャにおいては、電動機が駆動されていない連れ回り状態においても、過給圧によるスラスト荷重が発生するため、当該スラスト荷重を低減することが要請される。   On the other hand, in Patent Document 3, the force acting on the impeller is offset by arranging the stator of the electric motor so as to be shifted with respect to the rotor. The force can only be canceled in the state (motor driving state), and the force acting on the impeller cannot be canceled in the non-excited state where the electric motor is not driven. On the other hand, in the turbocharger, a thrust load due to the supercharging pressure is generated even when the electric motor is not driven. Therefore, it is required to reduce the thrust load.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、過給機回転軸の回転を支援する回転電機を有し、該回転軸に作用するスラスト荷重が低減された電動過給機を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to have a rotating electrical machine that supports the rotation of a supercharger rotating shaft, and to reduce the thrust load acting on the rotating shaft. Is to provide an electric supercharger.

本発明に係る電動過給機は、過給機回転軸の回転を支援する回転電機を備え、回転電機はロータとステータとを有し、ロータは磁石を含み、ロータとステータとの間における磁束密度の分布がロータの軸方向中心に関して非対称になるようにロータとステータとが設けられる。 Electric supercharger according to the present invention comprises a rotary electric machine to assist rotation of the turbocharger rotating shaft, the rotating electrical machine has a rotor and a stator, the rotor includes a magnet, the magnetic flux between the rotor and the stator The rotor and the stator are provided so that the density distribution is asymmetric with respect to the axial center of the rotor.

上記構成によれば、磁束密度を非対称に分布させることで、磁力による力を発生させ、過給機回転軸に作用するスラスト力を低減することができる。また、軸方向の磁束密度の差による温度差で空気流が発生し、ロータおよびステータの冷却が促進される。   According to the said structure, the force by magnetic force can be generated by distributing a magnetic flux density asymmetrically, and the thrust force which acts on a supercharger rotating shaft can be reduced. Further, an air flow is generated due to a temperature difference caused by a difference in magnetic flux density in the axial direction, and cooling of the rotor and the stator is promoted.

上記電動過給機において、１つの例として、ロータとステータとのギャップをロータの軸方向に沿って変化させることで、ロータの軸方向中心に関して磁束密度を非対称にする。   In the electric supercharger, as an example, the magnetic flux density is asymmetric with respect to the axial center of the rotor by changing the gap between the rotor and the stator along the axial direction of the rotor.

上記電動過給機において、他の例として、ロータの着磁力を該ロータの軸方向に沿って変化させることで、ロータの軸方向中心に関して磁束密度を非対称にする。   In the electric supercharger, as another example, the magnetic flux density is asymmetric with respect to the axial center of the rotor by changing the coercive force of the rotor along the axial direction of the rotor.

上記電動過給機において、さらに他の例として、ステータの鉄芯の密度を該ステータの軸方向に沿って変化させることで、ロータの軸方向中心に関して磁束密度を非対称にする。   In the electric supercharger, as another example, the magnetic flux density is made asymmetric with respect to the axial center of the rotor by changing the density of the iron core of the stator along the axial direction of the stator.

上記電動過給機は、好ましくは、過給機回転軸を軸方向において支持するスラスト軸受をさらに備え、スラスト軸受は、過給機回転軸に所定の軸方向の変位が生じたときにスラスト力を受止める。   The electric supercharger preferably further includes a thrust bearing that supports the turbocharger rotating shaft in the axial direction, and the thrust bearing is configured to have a thrust force when a predetermined axial displacement occurs on the turbocharger rotating shaft. Accept.

上記構成によれば、過給機回転軸の軸方向変位を許容することで、ロータとステータとのオフセットの変位に従って変化する磁力により軸方向位置の自動調整が行なわれ、スラスト軸受の負荷を低減することができる。   According to the above configuration, by allowing the axial displacement of the turbocharger rotating shaft, the axial position is automatically adjusted by the magnetic force that changes according to the offset displacement between the rotor and the stator, and the load on the thrust bearing is reduced. can do.

本発明によれば、電動過給機の過給機回転軸に作用するスラスト荷重が低減することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thrust load which acts on the supercharger rotating shaft of an electric supercharger can be reduced.

以下に、本発明に基づく電動過給機の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。   Below, the embodiment of the electric supercharger based on this invention is described. Note that the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may not be repeated.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動過給機をエンジンに組付けたシステムの概略構成を示す図である。該システムは、図１に示すように、吸気管１１０および排気管１２０を含むエンジン１００と、吸気管１１０内および排気管１２０内にホイールを含むターボチャージャ２００と、ターボチャージャ２００と同軸上に配置された表面磁石型電動機３００と、インバータ４００と、システム全体を制御するＥＣＵ５００とを含んで構成される。表面磁石型電動機３００は、回転軸の外周表面に磁石を配置したロータを有する電動機である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a system in which an electric supercharger according to Embodiment 1 of the present invention is assembled to an engine. As shown in FIG. 1, the system includes an engine 100 including an intake pipe 110 and an exhaust pipe 120, a turbocharger 200 including wheels in the intake pipe 110 and the exhaust pipe 120, and a coaxial arrangement with the turbocharger 200. The surface magnet type motor 300, the inverter 400, and the ECU 500 that controls the entire system are configured. The surface magnet type electric motor 300 is an electric motor having a rotor in which a magnet is arranged on the outer peripheral surface of a rotating shaft.

図１に示されるシステムでは、エンジン１００から排出される排気エネルギーにより、排気管１２０側のホイールであるタービンホイール１２１を回転させ、この動力によって、吸気管１１０側のホイールであるコンプレッサホイール１１１を回転させる。このようにすることで、エンジン１００に圧縮空気を供給して、充填効率を高めることができる。上記システムでは、さらに、排気のエネルギーが十分でない場合等に、表面磁石型電動機３００により、タービンホイール１２１とコンプレッサホイール１１１とを連結するタービンシャフトを強制的に回転させる。表面磁石型電動機３００への電力は、インバータ４００から供給される。ＥＣＵ５００は、インバータ４００の動作を制御する。   In the system shown in FIG. 1, a turbine wheel 121 that is a wheel on the exhaust pipe 120 side is rotated by exhaust energy discharged from the engine 100, and a compressor wheel 111 that is a wheel on the intake pipe 110 side is rotated by this power. Let By doing in this way, compressed air can be supplied to the engine 100 and filling efficiency can be improved. In the above system, the turbine shaft for connecting the turbine wheel 121 and the compressor wheel 111 is forcibly rotated by the surface magnet type electric motor 300 when the energy of the exhaust is not sufficient. Electric power to the surface magnet type electric motor 300 is supplied from the inverter 400. ECU 500 controls the operation of inverter 400.

排気管１２０には、タービンホイール１２１を避けて迂回するバイパスが設けられている。バイパスの入口近傍には、ウエイストゲートバルブ１３０が配置されている。過給の必要がない場合等においては、ウエイストゲートバルブ１３０が開弁される。   The exhaust pipe 120 is provided with a bypass that bypasses the turbine wheel 121. A waste gate valve 130 is disposed in the vicinity of the bypass inlet. When there is no need for supercharging, the waste gate valve 130 is opened.

図２は、電動過給機の回転軸に作用する力を説明する図である。図２を参照して、表面磁石型電動機３００は、ロータ３１０と、ステータ３２０とを含んで構成される。そして、タービンシャフトには、スラストベアリング３３０が設けられる。   FIG. 2 is a diagram for explaining the force acting on the rotating shaft of the electric supercharger. Referring to FIG. 2, surface magnet type electric motor 300 includes a rotor 310 and a stator 320. A thrust bearing 330 is provided on the turbine shaft.

ロータ３１０は、磁石と、該磁石の外周側に位置する管状部材とを含む。管状部材は、磁石の破損や飛散を防止するための飛散防止管であって、たとえばチタンやカーボンファイバなどの非磁性材料により構成される。   Rotor 310 includes a magnet and a tubular member located on the outer peripheral side of the magnet. The tubular member is a scattering prevention tube for preventing breakage and scattering of the magnet, and is made of a nonmagnetic material such as titanium or carbon fiber.

ステータ３２０は、リング状のステータコアと、ステータコアに巻回されるステータコイルとを含む。ステータコアは、たとえば、鉄または鉄合金などの板状の磁性体を積層することにより構成される。   Stator 320 includes a ring-shaped stator core and a stator coil wound around the stator core. The stator core is configured by, for example, laminating plate-like magnetic bodies such as iron or iron alloy.

実際に電動過給機を作動させる際、過給圧が上がるにつれて、コンプレッサホイール１１１の背面１１１Ａの圧力が高くなる。この結果、タービンシャフトには矢印ＤＲ１方向の力が作用し、スラストベアリング３３０に作用する荷重が増大する。   When actually operating the electric supercharger, the pressure on the rear surface 111A of the compressor wheel 111 increases as the supercharging pressure increases. As a result, the force in the direction of the arrow DR1 acts on the turbine shaft, and the load acting on the thrust bearing 330 increases.

図３は、本実施の形態に係る電動過給機に含まれる回転電機を示した図である。図３を参照して、本実施の形態に係る表面磁石型電動機においては、ロータ３１０とステータ３２０とが互いにオフセットされて設けられている。これにより、矢印ＤＲ１方向のスラスト力を相殺する矢印ＤＲ２方向の磁力を発生させることができる。この結果、スラストベアリング３３０での損失が低減される。   FIG. 3 is a diagram showing a rotating electrical machine included in the electric supercharger according to the present embodiment. Referring to FIG. 3, in the surface magnet type electric motor according to the present embodiment, rotor 310 and stator 320 are provided offset from each other. Thereby, it is possible to generate a magnetic force in the arrow DR2 direction that cancels out the thrust force in the arrow DR1 direction. As a result, the loss in the thrust bearing 330 is reduced.

図１０は、図３に示す状態のエアギャップ部の磁束密度の分布を説明する図である。図１０に示すように、本実施の形態に係る表面磁石型電動機においては、ロータ３１０の軸方向中心（座標：Ｚ0）に対して、磁束密度（Ｂ）が非対称に分布している。より具体的には、座標Ｚ0に対して矢印ＤＲ１方向においては、磁束密度が高い領域が相対的に短く、座標Ｚ0に対して矢印ＤＲ２方向においては、磁束密度が高い領域が相対的に長い。これにより、矢印ＤＲ２方向の磁力が発生する。 FIG. 10 is a view for explaining the distribution of magnetic flux density in the air gap portion in the state shown in FIG. As shown in FIG. 10, in the surface magnet type electric motor according to the present embodiment, the magnetic flux density (B) is distributed asymmetrically with respect to the axial center (coordinate: Z 0 ) of rotor 310. More specifically, the region having a high magnetic flux density is relatively short in the direction of the arrow DR1 with respect to the coordinate Z 0 , and the region having a high magnetic flux density is relatively in the direction of the arrow DR 2 with respect to the coordinate Z 0 . long. Thereby, a magnetic force in the direction of the arrow DR2 is generated.

図４は、本実施の形態に係る電動過給機に含まれる回転電機の変形例を示した図である。図４を参照して、本変形例においては、ロータ３１０とステータ３２０とをオフセットさせるとともに、スラストベアリング３３０の遊びを大きくしている。すなわち、スラストベアリング３３０は、タービンシャフトに所定の軸方向の変位が生じたときにスラスト力を受止める。この場合、たとえば、電動過給機の作動により矢印ＤＲ１方向の力がタービンシャフトに作用し、実際にロータ３１０が矢印ＤＲ１方向に移動したとしても、これを元に戻そうとする矢印ＤＲ２方向の磁力が発生してタービンシャフトの位置が自動調整される。   FIG. 4 is a view showing a modification of the rotating electrical machine included in the electric supercharger according to the present embodiment. Referring to FIG. 4, in this modification, the rotor 310 and the stator 320 are offset, and the play of the thrust bearing 330 is increased. That is, the thrust bearing 330 receives a thrust force when a predetermined axial displacement occurs in the turbine shaft. In this case, for example, even if the force in the direction of the arrow DR1 acts on the turbine shaft due to the operation of the electric supercharger, and the rotor 310 actually moves in the direction of the arrow DR1, A magnetic force is generated to automatically adjust the position of the turbine shaft.

上述した内容について要約すると、以下の様になる。すなわち、本実施の形態に係る電動過給機は、過給機回転軸の回転を支援する「回転電機」としての表面磁石型電動機３００を備える。表面磁石型電動機３００は、ロータ３１０とステータ３２０とを有し、ロータ３１０は磁石を含む。そして、ロータ３１０とステータ３２０とが軸方向にオフセットされた位置に設けられている。換言すると、ロータ３１０とステータ３２０との間における磁束密度の分布がロータ３１０の軸方向中心（Ｚ0）に関して非対称になるようにロータ３１０とステータ３２０とが設けられている。なお、上記磁束密度は、ロータ３１０の軸方向中心から軸方向端部にかけて非対称に分布している。 To summarize the contents as described above, it becomes as follows. That is, the electric supercharger according to the present embodiment includes a surface magnet type electric motor 300 as a “rotating electric machine” that supports the rotation of the supercharger rotating shaft. The surface magnet type electric motor 300 includes a rotor 310 and a stator 320, and the rotor 310 includes a magnet. The rotor 310 and the stator 320 are provided at positions offset in the axial direction. In other words, the rotor 310 and the stator 320 are provided so that the magnetic flux density distribution between the rotor 310 and the stator 320 is asymmetric with respect to the axial center (Z 0 ) of the rotor 310. The magnetic flux density is distributed asymmetrically from the axial center of the rotor 310 to the axial end.

本実施の形態に係る電動過給機によれば、磁力による力を発生させ、タービンシャフトに作用するスラスト力を低減することができる。結果として、過給機回転軸に作用するスラスト力が増大する中負荷、高負荷領域におけるスラストベアリングでの損失が低減された電動過給機が得られる。   According to the electric supercharger according to the present embodiment, it is possible to reduce the thrust force acting on the turbine shaft by generating a magnetic force. As a result, it is possible to obtain an electric supercharger in which the loss in the thrust bearing in the medium load and high load regions where the thrust force acting on the turbocharger rotating shaft increases is reduced.

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る電動過給機に含まれる回転電機を示した図である。図５を参照して、本実施の形態に係る表面磁石型電動機においては、ステータ３２０の内周面をテーパ状に形成し、ロータ３１０とステータ３２０とのギャップをロータ３１０の軸方向に沿って変化させている。より具体的には、ロータ３１０の軸方向中心（Ｚ0）に対して矢印ＤＲ１方向に位置する部分では、ロータ３１０とステータ３２０とのギャップ（Ｌ１）は相対的に大きく、ロータ３１０の軸方向中心（Ｚ0）に対して矢印ＤＲ２方向に位置する部分では、ロータ３１０とステータ３２０とのギャップ（Ｌ２）は相対的に小さい。このようにすることで、矢印ＤＲ２方向の磁力を発生させることができる。すなわち、電動過給機の作動により矢印ＤＲ１方向の力がタービンシャフトに作用したとしても、これを相殺する矢印ＤＲ２方向の磁力が発生する。この結果、スラストベアリング３３０での損失が低減される。 (Embodiment 2)
FIG. 5 is a diagram illustrating a rotating electrical machine included in the electric supercharger according to the second embodiment. Referring to FIG. 5, in the surface magnet type electric motor according to the present embodiment, the inner peripheral surface of stator 320 is formed in a tapered shape, and a gap between rotor 310 and stator 320 is formed along the axial direction of rotor 310. It is changing. More specifically, the gap (L1) between the rotor 310 and the stator 320 is relatively large in the portion located in the arrow DR1 direction with respect to the axial center (Z 0 ) of the rotor 310, and the axial direction of the rotor 310 In the portion located in the direction of the arrow DR2 with respect to the center (Z 0 ), the gap (L2) between the rotor 310 and the stator 320 is relatively small. In this way, it is possible to generate the arrow DR2 direction of the magnetic force. That is, even if a force in the direction of the arrow DR1 acts on the turbine shaft due to the operation of the electric supercharger, a magnetic force in the direction of the arrow DR2 that cancels this is generated. As a result, loss in the thrust bearing 330 is reduced.

図１１は、図５に示す状態のエアギャップ部の磁束密度の分布を説明する図である。図１１に示すように、本実施の形態に係る表面磁石型電動機においては、ロータ３１０の軸方向中心（座標：Ｚ0）に対して、磁束密度（Ｂ）が非対称に分布している。より具体的には、座標Ｚ0に対して矢印ＤＲ１方向においては、磁束密度が相対的に低く、座標Ｚ0に対して矢印ＤＲ２方向においては、磁束密度が相対的に高い。これにより、矢印ＤＲ２方向の磁力が発生する。 FIG. 11 is a diagram for explaining the distribution of magnetic flux density in the air gap portion in the state shown in FIG. As shown in FIG. 11, in the surface magnet type electric motor according to the present embodiment, the magnetic flux density (B) is distributed asymmetrically with respect to the axial center (coordinate: Z 0 ) of rotor 310. More specifically, in the arrow DR1 direction relative coordinate Z 0, the magnetic flux density is relatively low, in the arrow DR2 direction to the coordinate Z 0, the magnetic flux density is relatively high. Thus, the arrow DR2 direction of the magnetic force is generated.

図６，図７は、本実施の形態に係る電動過給機に含まれる回転電機の変形例を示した図である。図６に示す変形例においては、ステータ３２０の内周面に段差を設けることにより、ロータ３１０とステータ３２０とのギャップを変化させている。また、図７に示す変形例においては、ロータ３１０の外周面をテーパ状に形成することにより、ロータ３１０とステータ３２０とのギャップを変化させている。図６，図７に示すような構造によっても、矢印ＤＲ２方向の磁力を発生させることができる。   6 and 7 are diagrams showing a modification of the rotating electrical machine included in the electric supercharger according to the present embodiment. In the modification shown in FIG. 6, the gap between the rotor 310 and the stator 320 is changed by providing a step on the inner peripheral surface of the stator 320. In the modification shown in FIG. 7, the gap between the rotor 310 and the stator 320 is changed by forming the outer peripheral surface of the rotor 310 into a tapered shape. The magnetic force in the direction of the arrow DR2 can also be generated by the structures as shown in FIGS.

次に、磁束密度差によるロータ３１０およびステータ３２０の冷却効果について、図８を用いて説明する。図８に示すように、Ａ部とＢ部との磁束密度差により、Ａ部の温度（Ｔ１）とＢ部の温度（Ｔ２）とに差が生じる（Ｔ１＞Ｔ２）。ここで、周辺の雰囲気温度（Ｔ０）との温度差により、空気流れＱ１，Ｑ２が生じるが、Ｑ１＞Ｑ２であるため、矢印Ｚの向きに空気流れが発生する。これにより、ロータ３１０とステータ３２０とのギャップ部の空気よりも低い温度の周辺空気が矢印Ｚの向きに循環し、ロータ３１０およびステータ３２０が冷却される。このように、上述した構成によれば、ロータ３１０およびステータ３２０の冷却効果が得られる。   Next, the cooling effect of the rotor 310 and the stator 320 due to the magnetic flux density difference will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8, due to the magnetic flux density difference between the A part and the B part, a difference occurs between the temperature of the A part (T1) and the temperature of the B part (T2) (T1> T2). Here, the air flows Q1 and Q2 are generated due to the temperature difference from the ambient atmosphere temperature (T0). However, since Q1> Q2, the air flow is generated in the direction of the arrow Z. Thereby, ambient air having a temperature lower than that of the air in the gap portion between rotor 310 and stator 320 circulates in the direction of arrow Z, and rotor 310 and stator 320 are cooled. Thus, according to the configuration described above, the cooling effect of the rotor 310 and the stator 320 can be obtained.

以上説明したように、本実施の形態においても、磁力による力を発生させ、タービンシャフトに作用するスラスト力を低減することができる。結果として、スラストベアリングでの損失が低減された電動過給機が得られる。また、本実施の形態によれば、実施の形態１と比較して、ロータとステータとのオフセット分だけ軸長を短縮することができる。なお、本実施の形態に係る構造と、実施の形態１に係る構造とを組合わせて矢印ＤＲ２方向の磁力の増大を図ることも当然に可能である。   As described above, also in the present embodiment, it is possible to reduce the thrust force acting on the turbine shaft by generating a force by magnetic force. As a result, an electric supercharger with reduced loss in the thrust bearing can be obtained. Further, according to the present embodiment, the shaft length can be shortened by an amount corresponding to the offset between the rotor and the stator as compared with the first embodiment. Of course, it is possible to increase the magnetic force in the direction of the arrow DR2 by combining the structure according to the present embodiment and the structure according to the first embodiment.

（実施の形態３）
図９は、実施の形態３に係る電動過給機に含まれる回転電機を示した図である。本実施の形態に係る表面磁石型電動機においても、実施の形態１，２と同様に、ロータ３１０の軸方向中心（座標：Ｚ0）に対して、磁束密度（Ｂ）を非対称に分布させることで、ロータ３１０の軸方向の磁力を発生させている。 (Embodiment 3)
FIG. 9 is a diagram illustrating a rotating electrical machine included in the electric supercharger according to the third embodiment. Also in the surface magnet type electric motor according to the present embodiment, the magnetic flux density (B) is distributed asymmetrically with respect to the axial center (coordinate: Z 0 ) of the rotor 310 as in the first and second embodiments. Thus, the magnetic force in the axial direction of the rotor 310 is generated.

１つの例として、ロータ３１０の着磁力を該ロータの軸方向に沿って変化させることで、ロータ３１０の軸方向中心に関して磁束密度を非対称にすることができる。より具体的には、ロータ３１０に含まれる磁性体の密度をロータ３１０の軸方向に沿って変化させる。この場合、たとえば、ロータ３１０に埋め込まれる磁石を複数に分割して、それぞれの密度を異ならせることが考えられる。   As an example, the magnetic flux density can be made asymmetric with respect to the axial center of the rotor 310 by changing the coercive force of the rotor 310 along the axial direction of the rotor. More specifically, the density of the magnetic material included in the rotor 310 is changed along the axial direction of the rotor 310. In this case, for example, it is conceivable to divide the magnet embedded in the rotor 310 into a plurality of parts and to make the respective densities different.

他の例として、ステータ３２０の鉄芯の密度を該ステータの軸方向に沿って変化させることで、ロータ３１０の軸方向中心に関して磁束密度を非対称にすることができる。より具体的には、たとえば、ステータ３２０を構成する積層鋼板の厚みをロータ３１０の軸方向に沿って変化させる。一般的には、鋼板の厚みが大きいほど、ステータ鉄芯の密度が高くなる。   As another example, the magnetic flux density can be made asymmetric with respect to the axial center of the rotor 310 by changing the density of the iron core of the stator 320 along the axial direction of the stator. More specifically, for example, the thickness of the laminated steel plates constituting the stator 320 is changed along the axial direction of the rotor 310. Generally, the greater the thickness of the steel plate, the higher the density of the stator iron core.

このように、本実施の形態においても、磁力による力を発生させ、タービンシャフトに作用するスラスト力を低減することができる。結果として、スラストベアリングでの損失が低減された電動過給機が得られる。また、本実施の形態においても、実施の形態２と同様のロータおよびステータの冷却効果を得ることができる。なお、本実施の形態に係る構造と、実施の形態１，２に係る構造とを組合わせて矢印ＤＲ２方向の磁力の増大を図ることも当然に可能である。   Thus, also in this Embodiment, the force by magnetic force can be generated and the thrust force which acts on a turbine shaft can be reduced. As a result, an electric supercharger with reduced loss in the thrust bearing can be obtained. Also in the present embodiment, the same cooling effect of the rotor and stator as in the second embodiment can be obtained. Of course, it is also possible to increase the magnetic force in the direction of the arrow DR2 by combining the structure according to the present embodiment and the structure according to the first and second embodiments.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。たとえば、上述した各実施の形態においては、コンプレッサホイール側に向けて軸力が作用することを抑制する構成について説明したが、反対に、タービンホイール側に向けて軸力が作用することを抑制する構成であってもよい。つまり、ターボ緒元により、スラストベアリングの負荷がかかる面が異なるため、厳しい側の負荷を低減する方向に磁力を発生させる。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Although the embodiments of the present invention have been described above, it is planned from the beginning to appropriately combine the characteristic portions of the respective embodiments described above. In addition, it should be considered that the embodiment disclosed this time is illustrative and not restrictive in all respects. For example, in each of the above-described embodiments, the configuration for suppressing the axial force from acting on the compressor wheel side has been described. On the contrary, the axial force acting on the turbine wheel side is suppressed. It may be a configuration. In other words, the surface on which the load of the thrust bearing is applied differs depending on the turbo specifications, so that a magnetic force is generated in a direction to reduce the severe load. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態１に係る電動過給機をエンジンに組付けたシステムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the system which assembled | attached the electric supercharger which concerns on Embodiment 1 of this invention to the engine. 電動過給機の回転軸に作用する力を説明する図である。It is a figure explaining the force which acts on the rotating shaft of an electric supercharger. 本発明の実施の形態１に係る電動過給機に含まれる回転電機を示した図である。It is the figure which showed the rotary electric machine contained in the electric supercharger which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る電動過給機に含まれる回転電機の変形例を示した図である。It is the figure which showed the modification of the rotary electric machine contained in the electric supercharger which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る電動過給機に含まれる回転電機を示した図である。It is the figure which showed the rotary electric machine contained in the electric supercharger which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る電動過給機に含まれる回転電機の変形例を示した図である。It is the figure which showed the modification of the rotary electric machine contained in the electric supercharger which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る電動過給機に含まれる回転電機の他の変形例を示した図である。It is the figure which showed the other modification of the rotary electric machine contained in the electric supercharger which concerns on Embodiment 2 of this invention. 磁束密度差によるロータおよびステータの冷却効果を説明する図である。It is a figure explaining the cooling effect of the rotor and stator by magnetic flux density difference. 本発明の実施の形態３に係る電動過給機に含まれる回転電機を示した図である。It is the figure which showed the rotary electric machine contained in the electric supercharger which concerns on Embodiment 3 of this invention. 磁束密度の分布を説明する図（その１）である。It is FIG. (1) explaining distribution of magnetic flux density. 磁束密度の分布を説明する図（その２）である。FIG. 6 is a diagram (part 2) illustrating the distribution of magnetic flux density.

符号の説明Explanation of symbols

１００ エンジン、１１０ 吸気管、１１１ コンプレッサホイール、１１１Ａ 背面、１２０ 排気管、１２１ タービンホイール、１３０ ウエイストゲートバルブ、２００ ターボチャージャ、３００ 表面磁石型電動機、３１０ ロータ、３２０ ステータ、３３０ スラストベアリング、４００ インバータ、５００ ＥＣＵ。   100 engine, 110 intake pipe, 111 compressor wheel, 111A rear surface, 120 exhaust pipe, 121 turbine wheel, 130 waste gate valve, 200 turbocharger, 300 surface magnet type motor, 310 rotor, 320 stator, 330 thrust bearing, 400 inverter, 500 ECU.

Claims (4)

過給機回転軸の回転を支援する回転電機を備え、
前記回転電機はロータとステータとを有し、
前記ロータは磁石を含み、
前記ロータと前記ステータとの間における磁束密度の分布が前記ロータの軸方向中心に関して非対称になるように前記ロータと前記ステータとが設けられ、
前記ロータと前記ステータとのギャップを前記ロータの軸方向に沿って変化させることで、前記ロータの軸方向中心に関して前記磁束密度を非対称にする、電動過給機。 A rotating electrical machine that supports the rotation of the turbocharger rotating shaft,
The rotating electrical machine has a rotor and a stator,
The rotor includes a magnet;
The rotor and the stator are provided such that the distribution of magnetic flux density between the rotor and the stator is asymmetric with respect to the axial center of the rotor,
The rotor and the gap between the stator by changing in the axial direction of the rotor, is asymmetrically the magnetic flux density with respect to the axial center of the rotor, collecting the dynamic supercharger. 過給機回転軸の回転を支援する回転電機を備え、
前記回転電機はロータとステータとを有し、
前記ロータは磁石を含み、
前記ロータと前記ステータとの間における磁束密度の分布が前記ロータの軸方向中心に関して非対称になるように前記ロータと前記ステータとが設けられ、
前記ロータの着磁力を該ロータの軸方向に沿って変化させることで、前記ロータの軸方向中心に関して前記磁束密度を非対称にする、電動過給機。 A rotating electrical machine that supports the rotation of the turbocharger rotating shaft,
The rotating electrical machine has a rotor and a stator,
The rotor includes a magnet;
The rotor and the stator are provided such that the distribution of magnetic flux density between the rotor and the stator is asymmetric with respect to the axial center of the rotor,
Wearing magnetic force of the rotor by changing along the axial direction of the rotor, is asymmetrically the magnetic flux density with respect to the axial center of the rotor, collecting the dynamic supercharger. 過給機回転軸の回転を支援する回転電機を備え、
前記回転電機はロータとステータとを有し、
前記ロータは磁石を含み、
前記ロータと前記ステータとの間における磁束密度の分布が前記ロータの軸方向中心に関して非対称になるように前記ロータと前記ステータとが設けられ、
前記ステータの鉄芯の密度を該ステータの軸方向に沿って変化させることで、前記ロータの軸方向中心に関して前記磁束密度を非対称にする、電動過給機。 A rotating electrical machine that supports the rotation of the turbocharger rotating shaft,
The rotating electrical machine has a rotor and a stator,
The rotor includes a magnet;
The rotor and the stator are provided such that the distribution of magnetic flux density between the rotor and the stator is asymmetric with respect to the axial center of the rotor,
The density of the iron core of the stator by changing along the axial direction of the stator, is asymmetrically the magnetic flux density with respect to the axial center of the rotor, collecting the dynamic supercharger. 前記過給機回転軸を軸方向において支持するスラスト軸受をさらに備え、
前記スラスト軸受は、前記過給機回転軸に所定の軸方向の変位が生じたときにスラスト力を受止める、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電動過給機。 A thrust bearing for supporting the supercharger rotating shaft in the axial direction;
4. The electric supercharger according to claim 1 , wherein the thrust bearing receives a thrust force when a predetermined axial displacement is generated on the supercharger rotating shaft. 5.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000287425A (en) * 1999-03-29 2000-10-13 Nippon Densan Corp Motor
JP2001020895A (en) * 1999-07-05 2001-01-23 Shimadzu Corp Motor-driven turbomachine
JP2003289645A (en) * 2002-03-27 2003-10-10 Nippon Keiki Works Ltd Low-vibration type motor
JP2003336630A (en) * 2002-05-20 2003-11-28 Toyota Motor Corp Thrust bearing structure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000287425A (en) * 1999-03-29 2000-10-13 Nippon Densan Corp Motor
JP2001020895A (en) * 1999-07-05 2001-01-23 Shimadzu Corp Motor-driven turbomachine
JP2003289645A (en) * 2002-03-27 2003-10-10 Nippon Keiki Works Ltd Low-vibration type motor
JP2003336630A (en) * 2002-05-20 2003-11-28 Toyota Motor Corp Thrust bearing structure

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